You are using an outdated browser. For a faster, safer browsing experience, upgrade for free today.

Оцінка структурно-функціонального стану кісткової тканини щурів під впливом загальної вібрації

Оцінка структурно-функціонального стану кісткової тканини щурів під впливом загальної вібрації

https://doi.org/10.33573/ujoh2017.02.037

Костишин Н. М., Гжегоцький М. Р., Серветник М. І.

Оцінка структурно-функціонального стану кісткової тканини щурів під впливом загальної вібрації

Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького

 Повна стаття (PDF), UKR

Вступ. Тривалий вплив загальної вібрації здатний негативно впливати на кісткову тканину та організм в цілому, потенціюючи розвиток патологічних процесів, викликаних негативними впливами зовнішнього середовища. Цей екстремальний фактор може призводити до несприятливих наслідків для організму, таких як ушкодження хребта, розладів роботи органів черевної порожнини, неврологічних і серцево-судинних захворювань. Експериментальні дослідження, проведені на тваринах, повідомляють про зміни ремоделювання кісткової тканини у відповідь на низькочастотну загальну вібрацію, проте, є недостатньо даних про вплив вібрації з середньою та високою частотою. Мета дослідження — вивчення впливу вібраційних коливань різної частоти на структурно-функціональний стан та механізми ремоделювання кісткової тканини.

Матеріали та методи дослідження. Експериментальне дослідження проведено на зрілих щурах-самцях. Для гістологічного дослідження були взяті фрагменти стегнової кістки піддослідних тварин.

Результати. У всіх дослідних групах спостерігається зв’язок між силою вібраційних коливань та швидкістю метаболічних процесів у кістковій тканині. При гістологічному дослідженні препаратів стегнової кістки на 28 добу експерименту прослідковуються ознаки гострого пошкодження кісткової тканини та початкові прояви її ремоделювання. Процеси ремоделювання кістки у тварин та початкові прояви остеогенезу досягають максимальних значень після зупинки вібраційних впливів. На 56 добу експерименту процеси ремоделювання максимально виражені та проявляються посиленою регенерацією в зоні хрящової пластинки, підвищеною проліферативною активністю та гіперплазією хондроцитів, гіпертрофією відповідних зон хрящової тканини, зонами формування незрілої кісткової тканини з формуванням поодиноких гаверсових каналів у ділянках попередніх пошкоджень, вогнищевим замісним фіброзом та ангіоматозом.

Висновки. Отримані результати дають підставу вважати, що зі збільшенням частоти вібрації (з 15 до 75 Гц) зростає швидкість метаболізму кісткової тканини, прискорюються процеси активації остеобластів, посилюються ушкодження колагену та втрата кальцію, що ведуть до виникнення остеопорозу.

Ключові слова: загальна вібрація, кісткова тканина, ремоделювання кістки

 

Література

  1. Державні санітарні норми виробничої загальної та локальної вібрації: ДСН 3.3.6.038-99 / укл.: О. О. Мень­шов В. І. Чернюк, В. І. Назаренко [та ін.]. - Київ, 2000. - 46 с.
  2. Костишин Н. М. Оцінка мінеральної щільності та метаболізму кісткової тканини щурів під впливом різних параметрів вібрації / Н. М. Костишин, М. Р. Гже- гоцький // Експериментальна та клінічна фізіологія і біохімія. - № 2 (74). - С. 5-14.
  3. Щуцька Г. В. Особливості ремоделювання кісткової тканини в умовах гіпокінетичного остеопо­розу та політравми в експерименті / Г. В. Щуцька, А. Гудима, Р. М. Борис // Актуальные проблемы транспортной медицины. - 2013. - № 1. - С. 112-117.
  4. Bovenzi M. An update review of epidemiologic studies on the relationship between exposure to whole-body vibration and low back pain / M. Bovenzi, C. Hulshof // Interational Arch. Occupational Entvironmental Health. - 1999. - № 72. - P 351-365.
  5. Effect of Low-Magnitude Whole-Body Vibration Combined with Alendronate in Ovariectomized Rats: A Random Controlled Osteoporosis Prevention Study / Chen Guo-Xian, Zheng Shuai, Qin Shuai [et al.] // PLoS ONE. - 2014. - V. 9, № 5. - Р. 1-8.
  6. Christiansen B. A. Constrained tibial vibration does not produce an anabolic bone response in adult mice / A. Christiansen, A. A. Kotiya, M. J. Silva // Bone. - - V. 45. - P. 750-759.
  7. Effect of whole-body vibration on bone properties in aging mice / K. H. Wenger, J. D. Freeman, S. Fulzele [et al.] // Bone. - 2010. - V. 47, № 4. - P. 746-755.
  8. Effects of whole body vibration on bone mineral density and falls: results of the randomized controlled ELVIS study with postmenopausal women / S. Von Stengel, W. Kemmler, K. Engelke, W. Kalender // Osteoporosis Int. - 2011. - V. 22, № 1. - P. 317-325.
  9. Frequency-dependent effects of vibration on physiological systems: experimental with animals and other human surrogates / K. Krainak, D. Riley, J. Wu [et al.] // Industrial health. - 2012. - V. 50. - P. 343-353.
  10. Judex S. Is bone formation induced by high- frequency mechanical signals modulated by muscle activity? / S. Judex, C. Rubin, S. Judex // J. Musculoskelet Neuronal. Interact. - 2010. - V. 10, № 1. - P. 3-11.
  11. Lynch M. A. Skeletal effects ofwhole-body vibration in adult and aged mice / M. A. Lynch, M. D. Brodt, M. J. Silva // J. Orthop Res. - 2010. - V. 28. - P. 241-247.
  12. Mechanical Vibration - Measurement and evaluation of human exposure to hand transmitted vibration, Part 1: General Requirements Medicine. Mechanical Vibration and Shock / International Organization for Standardization (ISO) 5349-1. - London (British standart), 2001. - P. 24.
  13. Mechanical Vibration and Shock-Evaluation of Human Exposure to Whole-Body Vibration—Part1: General Requirements / International Organization for Standardization (ISO) 2631-1: 1985 (E). - Geneva, Swit­zerland, 1997. - P. 28.
  14. Mechanical Vibration and Shock-Evaluation of Human Exposure to Whole-Body Vibration - Part2: Conti­nuous and shock induced vibration in buildings (1 to 80 Hz) / International Organization for Standardization (ISO) 2631-2: 1985 (E). - Geneva, Switzerland, 1997. - P. 10.
  15. Ozcivici E. Mechanical signals as anabolic agents in bone / E. Ozcivici, Y. Luu, B. Adler // Nat Rev Rheumatology. - 2010. - V. 6, № 1. - P. 50-59.
  16. Paschold H. W. Whole-body vibration: Building Awareness in SH&E / H. W. Paschold, A. G. Mayton // American Society of Safety Engineers. Occupation Hazards. - 2011. - V. 54, № 4. - P. 30-35.
  17. Rubin C. Promotion of bony ingrowth by frequency- specific, low-amplitude mechanical strain / C. Rubin, K. McLeod // Clinical Orthopedy. - 1994. - V. 298. - P. 165-174.
  18. Low mechanical signals strengthen long bones / C. Rubin, S. Turner, S. Bain [et al.] // Nature. - 2001. - № 412. - P 603-604.
  19. Seibel M. P. Dynamics of bone and cartilage metabolism 2nd Edition / M. P. Seibel, S. P. Robins, J. P Belezikian. - New York : Elsevier, 2006. - P 919.
  20. Effects of low-magnitude, high-frequency mechanical stimulation in the rat osteopenia model / S.  Sehmisch, R. Galal, L. Kolio, [et al.] // Osteoporos Int. - 2009. - V. 20. - P. 1999-2008.
  21. The predominant role of collagen in the nucleation, growth, structure and orientation of bone apatite / Y. Wang, T Azais, M. Robin [et al.] // Nature Materials. - 2012. - V. 11. - P. 724-733.
  22. Vibration exposure and biodynamic responses during whole-body vibration training / A. F. Abercromby, W. E. Amonette, C. S. Layne [et al.] // Med. Sci. Sports Exercises. - 2007. - V. 39. - P 1794-1800.